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      淺談土壤剖面水分儀的開發(fā)意義與應用

      來源: 中國農業(yè)儀器網  類別:技術文章  更新時間:2009-07-01  閱讀
       

      一、土壤含水量測試方法概述:

      土壤水分貯存量及其變化規(guī)律的監(jiān)測是農業(yè)氣象、生態(tài)環(huán)境及水文環(huán)境監(jiān)測的基礎性工作之掌握土壤水分變化規(guī)律,對農業(yè)生產、墑情監(jiān)測預測和其化相關生態(tài)環(huán)境監(jiān)測預測服務和理論都具有重要意義。

      二、目前國內主要使用的測定水分的方法:

      1、  傳統(tǒng)的土鉆取樣然后烘干稱重法(重量比):雖然能夠較準確地度量土壤水分含量,但工作量大,耗時耗力,特別是當天氣條件惡劣時,農業(yè)工作人員將付出更大的工作量。另外取樣會破壞土壤,深層取樣困難,定點測量時不可避免由取樣換位而帶來誤差,在很多情況下不可能長期定點監(jiān)測,受土壤空間變異性影響也比較大。

      2、  FDR單點采集法(容積比):利用FDR的原理來測定土壤的容積含水量,測試精確度與以上第一種有所差距,但是快速簡便,但只能一定測定一個點。

      3、  TDR單點采集法(容積比):利用TDR的原理來測定土壤的容積含水量,測試精確度與以上第一種有所差距,但是比第二種的穩(wěn)定性要好一些。

      三、國內墑情與旱情的概念與監(jiān)測的特點:

      1、    長期性:單一的探頭測量可稱作是土壤容積含水量,而長期的土壤水分的動態(tài)監(jiān)測存儲一段時間以來的水分變化被水利及氣象部門稱為土壤的墑情。也就是說有意義的墑情監(jiān)測是長期的,動態(tài)的。

      2、    多點性:對于植物生長來說,真正測量土壤表面的水分是不夠的,正常的植物都需要深一度的水分值才能表明他是否可以吸收,在水利國家標準里要求,實驗站必須要長期監(jiān)測多層多點水分,有些地區(qū)要求為分布于地面10 cm20 cm,40 cm,60 cm80cm,100 cm處的水分的長期動態(tài)的監(jiān)測,以了解墑情與旱情的情況。

      四、現在國內快速土壤水分儀器的情況:

      在我國的農田指導水利灌溉方面,FDR和TDR容積法快速水分儀很受歡迎,因為這兩種水分儀可以長期將傳感器埋于地下,實現長期監(jiān)測。不受實驗條件的影響,而精度也達到了指導農業(yè)生產的作用,對作業(yè)人員素質無任何要求,屬于非常適用于進行田間推廣的一種便攜式快速儀器。

      優(yōu)點:快速,也可長期監(jiān)測,將數據保存

      缺點:單點采集,如需多點就必須要將土壤切開,在剖面10 cm,20 cm,40 cm,60 cm,80cm100 cm上多插幾個探頭。費力費時,前期工作量大。

      如下圖:

       

      單點型:

      由以上分析看來,在墑情監(jiān)測方面國內需求的要點是:攜帶方便;精確度高;插入方便,無需大量前期工作的儀器。

      但這種儀器只在國外有做,國內所有生產的企業(yè)都沒有做出能滿足以上所有要求的土壤水分速測儀

      現浙江托普儀器有限公司也開發(fā)出一種剖面水分儀,這個產品市場前景很好,這就是我們要強調的重點,也是我們以后推廣的重點。

      現在我們要對這款儀器有所了解:

      土壤剖面水分測定儀

      用途:可用來測量土壤等被測物的不同深度剖面含水量。

      原理:利用FDR原理(Frequency Domain Reflectometry),根據探測器發(fā)出的電磁波在不同介電常數物質中的反射不同。計算出被測物含水量。

      功能特點:

      1、   完全遵循ISO9001質量體系標準要求進行產品設計、開發(fā)、生產和服務;

      2、   在硬件元器件方面以最大限度的延長產品壽命和和穩(wěn)定性為前提,充分考慮降額和冗余設計;

      3、 在電源和通訊接口加裝防雷和電涌保護設備;

      4、軟件設計充分考慮界面操作的友好性、系統(tǒng)的兼容性、容錯性和健壯性,具有數據自動補抄、自動上傳功能;

      5、生產使用的元器件全部進行環(huán)境應力老煉、篩選;

      6、出廠設備根據需要要進行環(huán)境防護三防(防潮濕、防鹽霧和防霉菌)設計,并進行溫度、沖擊和振動試驗。

      組成:

      探頭:

      ·圓柱式土壤水分探頭(標配為4或6個點位),這些點位可以自由定位用戶想測的深度,自由固定

      ·操作軟件:Windows友好操作界面,用于數據的存儲和下載

      ·預埋探管:由PVC材質制成,重量輕,抗腐蝕,除標配長度外,還可選長度0.9米、1.2米、1.5米

      基本技術指標:

      傳感器測量原理


      高頻電容

      測量范圍

      0~100%Vol(土壤體積含水量)

      準確度

      +2%土壤體積含水量

      分辨率

      0.1%體積含水量

      輸出選項

      RS232和RS485

      電流消耗

      400uA  靜態(tài)

      100mA 采樣

      校準時的精度

      R2 = 0.992

      精度

      +/- 2.5%

      有效溫度

      +/-3% ,5-35℃

      工作溫度

      0~75℃

      感應范圍

      99%是從管子外部10cm以內的范圍讀取

      采集數據

      1000組

      傳感器直徑

      50.5毫米

      管道直徑

      56.5毫米

      儀器組成圖:

      安裝方法:

      安裝好后的圖片:

      下載后的曲線圖:

       

      五、我們的土壤剖面水分儀與國外土壤剖面水分儀對比的優(yōu)勢

       

      國內產品

      國外產品

      價格

      價格合理

      價格奇高

      專業(yè)性

      有專業(yè)的人員進行指導

      國內沒有特別熟悉的技術人員進行指導

      適用性

      全中文軟件,適用性廣

      全英文軟件,不適用于基層人員操作

      合理性

      探頭點位可按自己的要求定位,可以隨意改動,線長可按客戶要求定做

      探頭點位距離固定化,不能改動,線長不能定做

      精度

      出廠前進行標定,精度高。也可以按客戶提供的土壤進行重新標定

      國外土質與國內不太一樣,所以出廠前標定不適用于中國,精度會有影響

       

      六、我公司土壤剖面水分儀型號列表:

      型號列表:

      TZS-P4

      TZS-P6

       有4個傳感器,分布于10cm20 cm30 cm40 cm (可可自已自由定位,并不一定限于這些點位,以上點位為出廠時的固定位。)

      有6個傳感器,分布于10 cm,20 cm,40 cm,60 cm80cm,100 cm(可自已自由定位,并不一定限于這些點位,以上點位為出廠時的固定位。)

      相關網站:中國土壤儀器網   www.soil17.com

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